计算机网络 传输层

传输层

只有主机才有的层次,为应用层提供通信服务使用网络层服务
传输层的功能:

1.传输层提供进程和进程之间的逻辑通信
网络层提供主机之间的逻辑通信

2.复用和分用
3.传输层对收到的报文进行差错检测

4.传输层两种协议
传输层的寻址与端口

  • 复用:应用层所有的应用进程都可以通过传输层再传输到网络层。
  • 分用:传输层从网络层收到数据后交付指明的应用进程。
    逻辑端口/软件端口 端口是传输层的SAP,标识主机中的应用进程。
    端口号只有本地意义,在因特网中不同计算机的相同端口是没有联系的。
    端口号长度位16bit,能表示65536个不同的端口号。

套接字Socket=(主机IP地址,端口号)




UDP

UDP只在IP数据服务之上增加和很少功能,即复用分用和差错检测功能。
UDP的主要特点:
1.UDP是无连接的,减少开销和发送数据之前的时延。
2.UDP使用最大努力交付,即不保证可靠交付。
3.UDP是面向报文的,适合一次性传输少量数据的网络应用。


应用层给UDP多长的报文,UDP 就照样发送,即一次发送一个完整报文

4.UDP无拥塞控制,适合很多实时应用。
5.UDP首部开销小,8B【TCP 20B】
UDP首部格式


分用时,找不到对应的目的端口号,就丢弃报文,并发回ICMP端口不可达差错报文
伪首部(用于校验)

来讲一下校验过程:
红圈内为校验字段
  • 在发送端:
    1.填上伪首部
    2.全0填充校验和字段
    3.全0填充数据部分(UDP4B怪)
    4.伪首部+首部+数据部分采用二进制反码求和
    5.把和求反码填入校验字段
    6.去掉伪首部,发送
  • 在接收端:
    1.填上伪首部
    2.伪首部+首部+数据部分采用二进制反码求和
    3.结构全为1则无差错,否则丢弃数据报/交给应用层附上出差错警告。



TCP

1.TCP是面向连接(虚连接)的传输层协议。
2.每一条TCP连接只能有两个端点,每一条TCP连接只能是点对点的。
3.TCP提供可靠交付的服务,无差错、不丢失、不重复、按序到达。【可靠有序,不丢不重】
4.TCP提供全双工通信。

  • 发送缓存:准备发送的数据和已发送但尚未收到确认的数据
  • 接收缓存:按序到达但尚未被接受应用程序读取的数据和不按序到达的数据

    5.TCP面向字节流:TCP把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串的无结构的字节流。【流:流入到进程或从进程流出的字节序列】
    把1~10放入缓存等待发送
TCP报文段首部格式

TCP是强迫症填充已达4字节整数倍
序号:在一个TCP连接中传送的字节流中的每一个字节都按顺序编码,本字段表示本报文段所发送数据的第一个字节的序号。
最右边是1序号就为1,最右边为序号是4

确认号:期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。若确认号为N,则证明到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。
数据偏移(首部长度):TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远,以4B为单位,即一个数值是4B。

6个控制位
紧急位URG:URG=1时,标明此报文段中有紧急数据,是高优先级的数据,应尽快传送,不用在缓存里排队,配合紧急指针字段使用。
确认位ACK:ACK=1时确认号有效,在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置为1。
推送位PSH:PSH=1时,接收方尽快交付接受应用进程,不再等待缓存填满再向上交付。
复位RST:RST=1时,表明TCP连接中出现严重差错,必须释放连接,然后再重新建立传输链接。
同步位SYN:SYN=1时,表明是一个连接请求/连接接受报文。
终止位FIN:FIN=1时,表明此报文段发送方数据已发完,要求释放连接。

窗口:指的是发送本报文段的一方的接收窗口,即现在允许对方发送的数据量。
校验和:检验首部+数据,检验时要加上12B伪首部,第四个字段为6。
紧急指针:URG=1时才有意义,指出本报文段中紧急数据的字节数。
选项:最大报文段长度MSS、窗口扩大、时间戳、选择确认......

TCP连接管理

TCP连接传输三个阶段:

TCP连接的建立采用客户服务器方式,主动发起连接的应用进程叫做客户,而被动等待连接建立的应用进程叫服务器。

TCP的连接建立

ROUND1:客户端发送连接请求报文段,无应用层数据。SYN=1,seq=x(随机)
ROUND2:服务器为该TCP连接分配缓存和变量,并向客户端返回确认报文段,允许连接,无应用层数据。SYN=1,ACK=1,seq=y(随机),ack=x+1
ROUND3:客户端为该TCP连接分配缓存和变量,并向服务器端返回确认的确认,可以携带数据。SYN=0,ACK=1,seq=x+1,ack=y+1

TCP的连接释放

四次挥手
参与一条TCP连接的两个进程中的任何一个都能终止该连接,连接结束后,主机中的“资源”(缓存和变量)将被释放。
ROUND1:客户端发送连接释放报文段,,停止发送数据,主动关闭TCP连接。FIN=1,seq=u
ROUND2:服务器端回送一个确认报文段,客户到服务器这个方向的连接就释放了--半关闭状态。ACK=1,seq=v,ack=u+1
ROUND3:服务器端发送完数据,就会发出连接释放报文段,主动关闭TCP连接。FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1
ROUND4:客户端回送一个确认报文段,再等到时间等待计时器设置的2MSL(最长报文段寿命)后,连接彻底关闭。ACK=1,seq=u+1,ack=w+1

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